力反馈远程康复训练虚拟驾驶系统的软件设计

背景:国内随着人口老龄化现象加剧,对康复训练的需求日益迫切.机器人技术与康复医学理论、网络通讯技术相结合的康复训练机器人能够有效解决传统康复训练的缺点与不足,已成为康复领域的研究热点.目的:针对上肢运动功能障碍患者康复训练需要,设计了一套用于远程康复训练的力反馈虚拟驾驶软件系统.方法:采用异步流式套接字模型进行网络通讯,ADO数据库管理技术进行信息管理,虚拟现实技术构建虚拟驾驶环境.采用数据库管理技术取代传统的基于文件的数据处理技术提高了系统信息管理效率;患者端虚拟驾驶环境的构建增加了康复训练的趣味性;且具有直观清晰的数据和视频显示界面.结果与结论:该系统具有直观清晰的实时视频和数据显示界面、高效的数据管理技术、有趣的虚拟驾驶环境等特点,为临床应用奠定了基础.     

上肢康复训练与生活辅助机器人的设计与研究

摘要 目的：结合康复训练与生活辅助机械臂设计需求与特征,提高机械臂工作空间及其运动性能,本文提出1种9-DOF上肢康复训练与生活辅助机器人。 方法：提出1种由7-DOF工作臂和2-DOF悬臂组成的9-DOF机械臂构型;建立机械臂的运动学模型,分别构建机械臂在康复模式和生活辅助模式下的工作空间;通过在Adams中对机械臂的康复训练模式以及生活辅助模式的运动进行仿真试验,验证机械臂关节的工作性能。 结果：该机械臂在康复模式下工作空间与人体上肢运动空间相重合,符合康复训练需求;在生活辅助模式下,2-DOF悬臂可扩大工作臂的活动范围并且实现工作臂的左右手互换。仿真结果表明,机械臂在运动过程中关节运动平稳,无突变情况发生。 结论：该上肢康复机器人设计合理,能够分别满足康复训练生活辅助模式下的工作空间需求,具有良好的运动稳定性,可用于上肢功能障碍患者的康复训练和日常生活辅助。     

新型卧式下肢康复训练机器人机械系统设计

目的:面向长期卧床的脑卒中偏瘫患者和下肢行走功能虚弱的患者,研究一种卧式下肢康复训练机器人,帮助他们在床上完成下肢的日常康复训练.方法:在对多种康复训练模式进行分析的基础上,本文设计了一种新型卧式四自由度下肢康复训练机器人.本文详细叙述了四自由度机械腿的机械结构设计和控制系统的构成,并制作出了实验样机.结果:经过多模式重复实验,机器人动作平稳,正常人上机体验,下肢感觉舒适,关节活动角度与设定角度一致,能够很好地满足多种康复训练模式的要求满足人体关节运动需求.结论:该卧式康复结构具有可行性,有助于脑卒中患者做下肢早期的康复训练,可以减轻康复治疗师的工作负担.     

一种新型智能交互式上肢康复机器人研究

目的:针对现有的上肢康复机器人的不足,设计一款新型的智能交互式上肢康复机器人帮助脑卒中偏瘫患者完成上肢康复训练。方法:设计一种新型3个自由度的上肢康复机器人机械结构,利用套筒和弧齿锥齿轮组成的传动系统进行动力传输,所有电气系统元件统一安装于机器人底部机箱内减少噪音。设计电气控制系统,完成系统实验对样机进行验证,并用Unity3D引擎设计一款专用于本机器人的虚拟现实游戏使患者的训练更具有趣味性。结果:该机器人能按设计要求完成3自由度的运动,能很好地完成规划的预定动作并实现噪音小的设计目标。虚拟现实训练能够有效地提高康复训练的质量和效率。结论:该上肢康复机器人能基本实现预期功能和效果,帮助偏瘫患者进行训练达到康复的目的。     

基于上肢康复机器人的人机交互软件系统设计与实现

为解决现有上肢康复机器人其人机交互系统重治疗、轻评估的弊端，本课题以中央驱动上肢康复机器人为研究对象，设计一种基于Qt、数据库（MYSQL）和虚拟现实技术，并集成用户信息管理、康复评定、康复训练、生成康复报告等功能模块为一体的医-机-人三者交互系统。通过功能测试验证了结合训练与评估系统的上肢康复机器人系统，发现其不仅能提高康复治疗师工作效率，同时也为患者提供了一种高效、富有趣味性的康复训练模式。     

一种新型四自由度的上肢康复机器人

目的针对目前大多数上肢康复机器人串联式结构的弊端,设计一款新型四自由度上肢康复机器人。方法将肩、肘关节驱动系统及信息检测系统集中放置在基座内,设计同步带传动系统及弧齿锥齿轮传动系统将动力经过杆件从基座内传递至机械臂的肩、肘关节;选用基于关节空间的三次多项式轨迹规划法对取物和画四边形两种动作进行轨迹规划,并设计单自由度运动控制实验及多自由度轨迹规划实验验证设计的合理性及可行性。结果该康复机器人各关节均能按照设计的速度达到设计的运动范围,且能够较准确地完成规划好的康复训练动作。结论该机器人有效减小了机械臂的体积和质量,克服了电机噪声、辐射等对患者康复训练的影响,且能够辅助患者完成多种康复运动。     

基于虚拟现实技术的上肢康复训练系统发展现状

本文对基于虚拟现实技术的上肢功能康复训练系统的国内外现状进行概述,重点介绍几款发展相对比较成熟的康复系统,针对软件设计部分做出主要说明,分析虚拟场景、虚拟物体及网络远程在上肢康复中的应用,并对虚拟训练技术在康复应用中的问题做出总结,对其发展前景做出展望。     

脑神经康复机器人研究的进展与前景

1脑神经康复机器人研究进展近些年来,国外的一些偏瘫康复研究机构另辟蹊径,尝试将机电设备引入偏瘫康复训练中,相继研制出一些偏瘫康复训练设备———治疗机器人(therapyrobot),也称脑神经康复机器人(neuro-rehabilitationrobot),辅助患者进行肢体康复训练。1993年,Lum等就研制了一种称作手―物体―手的系统(hand-object-handsystem),尝试对一只手功能受损的患者进行康复训练[1,2]。后来,Lum等(1995年)又研制了一种双手上举的康复器(bimanualliftingrehabilitator),用来训练患者用双手将物体举起这一动作[3]。这些研究都尝试使用机电设备对…     

上肢康复训练机器人虚拟环境建模技术

目的:以往基于虚拟环境的康复训练系统大多数强调视觉反馈,实验针对单自由度上肢康复训练机器人系统,建立康复训练的人机交互虚拟环境,在训练过程中利用力反馈和视觉反馈为患者提供暗示和帮助,并验证其可行性。方法:单自由度上肢康复训练机器人系统可以绕轴心进行反复的圆弧运动,对实际运动和虚拟环境中的路径进行映射,建立三个不同级别的康复训练虚拟环境模型。患者通过机械臂跟踪虚拟环境中的引导小球,并控制虚拟小球的运动,患肢的运动结果以视觉反馈的形式显示在屏幕上。同时,在规划路径周围构建虚拟力势场,根据实际运动与预测运动的位置误差为患者提供相应的力反馈,提示并帮助患者向正确的方向运动。利用该系统对一名健康女性进行初步的实验研究。结果:①虚拟环境实现了患肢的实际运动到虚拟运动的映射,患者可通过机械臂控制虚拟物体的运动。②当患肢实际运动与预测的位置存在误差时,虚拟环境可以通过训练机械臂为患者提供力反馈。结论:利用该思路构建的虚拟环境可以实现康复训练过程中的力觉和视觉交互,为患者提供及时的暗示和帮助,在康复训练机器人领域有一定的应用前景。     

基于VR的老年癌症患者认知评估和沉浸式怀旧疗法康复系统的设计与应用探索

目的:为应对全球老龄化以及满足老年癌症患者日益增长的认知康复需求,研发基于虚拟现实(V R)技术的老年癌症患者认知评估和沉浸式怀旧疗法康复系统.方法:该系统包括VR认知评估和康复训练,其中VR认知评估包括癌症相关认知障碍和轻度痴呆评估两个模块;VR认知康复训练包括一般认知康复训练和针对有轻度痴呆风险患者的沉浸式怀旧疗法...     

骨盆减重康复机器人训练对脑卒中后偏瘫患者下肢功能的影响

目的:探讨骨盆减重康复机器人对脑卒中后偏瘫患者下肢功能的影响。方法:将脑卒中偏瘫患者39例随机分为观察组19例和对照组20例。其中观察组予常规康复治疗结合骨盆减重康复机器人训练,对照组予常规康复治疗结合针对性的平衡和步行训练。在治疗前后采用Brunnstrom下肢分期、Fugl-Meyer下肢运动功能评分、Berg平衡量表、功能性步行量表(FAC)、Barthel指数进行评估。结果:治疗2周后,2组Brunnstrom下肢运动功能分期较治疗前及2组间比较差异均无统计学意义;观察组Fugl-Meyer下肢运动功能评分较治疗前明显提高(P<0.05),2组间比较差异无统计学意义,对照组Fugl-Meyer下肢运动功能评分较治疗前差异无统计学意义。治疗3周后,观察组Brunnstrom下肢运动功能分期、Fugl-Meyer下肢运动功能评分均较治疗前明显提高(P<0.05),但2组间比较差异无统计学意义,对照组Brunnstrom下肢运动功能分期、Fugl-Meyer下肢运动功能评分治疗前后比较差异无统计学意义。治疗2周后,2组Berg平衡量表评分均较治疗前明显提高(均P<0.05),2组间比较差异无统计学意义;治疗3周后,2组Berg平衡量表评分较治疗前均明显提高(均P<0.05),且观察组明显高于对照组(P<0.05)。治疗2周后,2组Barthel指数评分较治疗前均明显提高(P<0.05),2组间比较差异无统计学意义;治疗3周后,2组Barthel指数评分均较治疗前均明显提高(均P<0.05),2组间比较差异无统计学意义。结论:骨盆减重康复机器人训练可以有效改善脑卒中后偏瘫患者的平衡功能、下肢运动功能及日常生活活动能力,且在平衡功能改善方面优于康复治疗师指导下的康复训练。     

Robot-assisted movement training compared with conventional therapy techniques for the rehabilitation of upper-limb motor function after stroke

OBJECTIVE: To compare the effects of robot-assisted movement training with conventional techniques for the rehabilitation of upper-limb motor function after stroke. DESIGN: Randomized controlled trial, 6-month follow-up. SETTING: A Department of Veterans Affairs rehabilitation research and development center. PARTICIPANTS: Consecutive sample of 27 subjects with chronic hemiparesis (>6mo after cerebrovascular accident) randomly allocated to group. INTERVENTIONS: All subjects received twenty-four 1-hour sessions over 2 months. Subjects in the robot group practiced shoulder and elbow movements while assisted by a robot manipulator. Subjects in the control group received neurodevelopmental therapy (targeting proximal upper limb function) and 5 minutes of exposure to the robot in each session. MAIN OUTCOME MEASURES: Fugl-Meyer assessment of motor impairment, FIMtrade mark instrument, and biomechanic measures of strength and reaching kinematics. Clinical evaluations were performed by a therapist blinded to group assignments. RESULTS: Compared with the control group, the robot group had larger improvements in the proximal movement portion of the Fugl-Meyer test after 1 month of treatment (P<.05) and also after 2 months of treatment (P<.05). The robot group had larger gains in strength (P<.02) and larger increases in reach extent (P<.01) after 2 months of treatment. At the 6-month follow-up, the groups no longer differed in terms of the Fugl-Meyer test (P>.30); however, the robot group had larger improvements in the FIM (P<.04). CONCLUSIONS: Compared with conventional treatment, robot-assisted movements had advantages in terms of clinical and biomechanical measures. Further research into the use of robotic manipulation for motor rehabilitation is justified.     

下肢康复机器人LR2训练对偏瘫患者下肢肌痉挛和ADL能力改善的疗效观察

目的:探讨分析下肢康复机器人LR2训练后,偏瘫患者肌痉挛和ADL能力的改善情况。方法:将40例脑卒中偏瘫患者按随机数字表法分为实验组和对照组,每组各20例。试验组在常规康复治疗的同时,运用LR2进行下肢康复训练,每天1次,每次30min,共治疗6周;对照组仅予以常规康复治疗,每天1次,每次30min,共治疗6周。在入组时、6周后分别采用改良Ashworth痉挛评定量表、简式Fugl-Meyer运动量表下肢部分和改良Barthel指数评定法对两组患者下肢肌张力、下肢运动功能及生活自理能力进行评定,比较两组的疗效。结果:两组患者下肢肌张力较治疗前均有明显降低(P0.05),下肢运动功能及日常生活自理能力较治疗前有明显提高(P0.05),且试验组疗效明显优于对照组(P0.05)。结论:下肢康复机器人LR2对脑卒中偏瘫患者下肢肌痉挛有显著的改善作用,可提高患者下肢运动功能及生活自理能力,且近期疗效优于常规的康复治疗。     

上肢康复机器人治疗脑卒中患者上肢功能的临床疗效研究

目的观察上肢康复机器人对脑卒中患者上肢功能的康复效果。方法选取2019年12月至2021年8月宁夏第五人民医院康复中心收治的98例脑卒中患者为研究对象,采用随机数字表将受试者随机分为康复机器人组(n=49)及常规康复组(n=49)。所有受试者均接受常规康复治疗,康复机器人组在此基础上增加上肢康复机器人辅助训练。于治疗前、治疗8周后分别进行Fugl-Mayer运动功能量表上肢部分(FMA-UE)评定,改良Barthel指数(MBI)评价两组患者上肢功能及日常生活能力。结果康复机器人组治疗后FMA-UE评分(47.49±7.84)分,常规康复组FMA-UE评分(33.29±9.53)分,康复机器人组治疗后MBI评分(52.49±9.45)分,常规康复组MBI评分(39.81±12.19)分,康复机器人组均高于常规康复组,差异有统计学意义(P<0.05);同时进一步实验分析发现,组间两两比较,康复机器人组肩关节前屈评分、肩关节外展评分、肩关节内旋评分均明显优于常规康复组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在常规功能训练的基础上应用上肢康复机器人辅助训练系统可以明显改善患者的上肢功能,提高日常生活能力。     

中国康复医学发展的机遇与挑战

四川地震催化了我国康复医疗发展的动力,医疗体制改革为此提供了舞台。本文浅析当前康复医学发展面临的机遇和挑战,阐述康复医疗与医保、康复医学能力建设和康复教育的关联,以及工伤康复的发展;扼要介绍目前新技术的发展及其给康复医疗带来的影响,包括运动反馈、运动控制、运动分析、脑高级功能、康复机器人、康复工程、干细胞应用以及中国传统康复治疗技术等。     

全机器人辅助3D高清胸腔镜下房间隔缺损修补术的护理管理

目的 总结29例全机器人辅助3D高清胸腔镜下房间隔缺损修补术的护理特点及体会,为今后的临床管理提供护理依据。方法 回顾性分析2016年12月至2017年7月南京医科大学第一附属医院心脏大血管外科29例行全机器人辅助3D高清胸腔镜下房间隔缺损修补术患者的临床资料,总结围手术期在系统规范的护理管理下实施护理的效果和体会。 结果 29例患者均手术顺利,无1例中转开胸。手术时间为（1.25±0.37）h,术中失血量为（132.36±15.26）ml;术后重症监护16~22 h,术后首次排气时间（24.1±3.35）h、首次进食时间（16.5±2.43）h、首次下床时间（2.96±0.08）d,术后平均住院日（12.4±2.6）d,无并发症发生。随访期间无1例死亡、复发。结论 系统规范管理全机器人辅助3D高清胸腔镜下房间隔缺损修补术围手术期的护理措施,有助于促进患者快速康复。     

上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢功能的疗效研究

目的:观察上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢运动功能的改善情况。方法:将50例脑卒中患者随机分为对照组和观察组,对照组每天进行2次常规康复训练,观察组每天进行1次常规康复训练及1次上肢康复机器人训练,每周治疗5d,共4周,治疗前后分别用Fugl-Meyer(上肢部分,FMA-UE)、改良日常生活能力(MBI)、肩关节主动关节活动度评价康复效果。结果:治疗后,2组患者的FMA-UE、肩关节主动关节活动度和MBI评估均有明显提高(P0.05),上肢康复机器人结合常规康复训练组的FMA-UE和肩关节前屈、水平内收、水平外展主动关节活动度与对照组相比提高更加明显(P0.05)。结论:上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢功能有明显改善作用。     

Tele-rehabilitation using in-house wearable ankle rehabilitation robot

This article explores wide-ranging potential of the wearable ankle robot for in-house rehabilitation. The presented robot has been conceptualized following a brief analysis of the existing technologies, systems, and solutions for in-house physical ankle rehabilitation. Configuration design analysis and component selection for ankle robot have been discussed as part of the conceptual design. The complexities of human robot interaction are closely encountered while maneuvering a rehabilitation robot. We present a fuzzy logic-based controller to perform the required robot-assisted ankle rehabilitation treatment. Designs of visual haptic interfaces have also been discussed, which will make the treatment interesting, and the subject will be motivated to exert more and regain lost functions rapidly. The complex nature of web-based communication between user and remotely sitting physiotherapy staff has also been discussed. A high-level software architecture appended with robot ensures user-friendly operations. This software is made up of three important components: patient-related database, graphical user interface (GUI), and a library of exercises creating virtual reality—specifically developed for ankle rehabilitation.     

The New Jersey Institute of Technology Robot-Assisted Virtual Rehabilitation (NJIT-RAVR) system for children with cerebral palsy: a feasibility study

Background  

We hypothesize that the integration of virtual reality (VR) with robot assisted rehabilitation could be successful if applied to children with hemiparetic CP. The combined benefits of increased attention provided by VR and the larger training stimulus afforded by adaptive robotics may increase the beneficial effects of these two approaches synergistically. This paper will describe the NJIT-RAVR system, which combines adaptive robotics with complex VR simulations for the rehabilitation of upper extremity impairments and function in children with CP and examine the feasibility of this system in the context of a two subject training study.     

末端驱动型下肢机器人对脑卒中患者步态的影响

目的:探讨末端驱动型下肢康复机器人训练对脑卒中患者下肢步行能力、下肢运动功能、步态及平衡功能的影响。方法:将2018年8月至2019年8月在空军军医大学第一附属医院住院治疗的、符合纳入标准的39例脑卒中患者,按照随机数字表法将其分为训练组(21例)和对照组(18例)。2组患者均接受常规康复治疗,包括偏瘫肢体综合训练、中...